Artigo publicado na Future Medicinal Chemistry teve colaboração de pesquisadores da Unesp e University Hospital of Tübingen

Para a realização da triagem os pesquisadores se basearam na similaridade estrutural com inibidores conhecidos da enzima FabI, responsável pela síntese de ácidos graxos da membrana de bactérias

Com o crescimento de bactérias multirresistentes em todo o mundo, a resistência antibiótica se torna um desafio cada vez mais urgente para a sociedade. Os mais preocupantes micro-organismos nessa categoria, como o Staphylococcus aureus (S. aureus), foram alvos de estudo conduzido pela UFMG que realizou uma triagem virtual de potenciais novos antibacterianos. As simulações utilizadas na pesquisa levaram à descoberta de quatro compostos com atividade antibacteriana, um dos quais com atividade antimicrobiana já relatada na literatura. Os resultados foram publicados no periódico Future Medicinal Chemistry.

Para a realização da triagem os pesquisadores se basearam na similaridade estrutural com inibidores conhecidos da enzima FabI, responsável pela síntese de ácidos graxos da membrana de bactérias. “Com isso conseguimos identificar e avaliar experimentalmente a atividade antibacteriana de substâncias em espécies de importância clínica, como linhagens de Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA), cujas infecções causadas são consideradas alarmantes pela Organização Mundial da Saúde, além de identificar prováveis mecanismos de ação, como a desestabilização da membrana das células bacterianas”, destaca Vinicius Gonçalves Maltarollo, professor do Departamento de Produtos Farmacêuticos da Faculdade de Farmácia UFMG e um dos envolvidos no estudo.

Além de Maltarollo, o artigo, que teve como autor principal o pesquisador do mesmo departamento Leonardo Rander Assé Júnior, contou ainda com a colaboração de uma equipe diversificada: professores Diêgo dos Santos Ferreira e Renata Barbosa de Oliveira e pesquisadora Isabella Drumond Franco, também do Departamento de Produtos Farmacêuticos; professor Bruno Eduardo Fernandes Mota e Yamara Viana de Sousa, do Departamento de Análises Clínicas e Toxicológicas da Faculdade de Farmácia UFMG; professora Erna Geessien Kroon e Mateus Sá Magalhães Serafim, do Departamento de Microbiologia do Instituto de Ciências Biológicas UFMG; pesquisadores do Departamento de Química Orgânica da Universidade Estadual Paulista (Unesp); Departamento de Medicina Interna VIII da University Hospital of Tübingen (Alemanha).

Metodologia

Para realização do estudo, os pesquisadores utilizaram uma série de bancos de dados de moléculas: Zinc – um serviço pertencente ao Laboratório Shoichet, do Departamento de Química Farmacêutica da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos; fármacos aprovados pelo Food and Drug Administration (FDA) – agência regulatória dos Estados Unidos para medicamentos; NuBBE Database – que contém produtos de origem natural obtidos por pesquisadores da Unesp; AfroDb – banco de dados de plantas medicinais africanas; TCM – banco de dados da medicina tradicional chinesa; quimioteca de moléculas do laboratório de Química Farmacêutica da UFMG, através da professora Renata Oliveira.

Essa ampla bagagem de dados foi utilizada para uma busca extensa dos potenciais antibacterianos. “As moléculas obtidas seguiram para validação biológica de sua potencial atividade, sendo submetidas a ensaios de atividade antibacteriana pelo método de microdiluição em caldo em cepas de S. aureus, Escherichia coli e linhagens clínicas MRSA, determinando-se as concentrações inibitórias mínimas (CIM)”, explica Maltarollo.

A avaliação da toxicidade foi feita em células Vero, uma linhagem de células usada em culturas celulares, pela técnica colorimétrica de MTT, que determina a atividade metabólica celular. Por fim, avaliou-se o potencial Zeta das células bacterianas após exposição às moléculas, buscando evidenciar vestígios de uma possível desestabilização de suas membranas.

Resultados

Após a condução dos protocolos de triagem virtual, os pesquisadores conseguiram identificar 17 moléculas similares a inibidores conhecidos da enzima FabI. Elas foram selecionadas por predições de atividade, descartando-se altos valores de concentração inibitória e, paralelamente às predições de toxicidade, substâncias preditas como tóxicas. A partir disso, 14 moléculas foram submetidas às validações e triagem biológica inicial.

“Os denominados compostos 8, 23 (crizotinib) e 28, ambos triados, além de curcumina e triclosan, apresentaram atividade antibacteriana em uma ou mais cepas testadas. Crizotinib, um potencial fármaco de reposicionamento, apresentou atividade inicial contra todas as linhagens testadas (250 a 31,25 μM), bem como triclosan (6,25 a 0,39 μM), um inibidor já conhecido da enzima FabI”, detalha Maltarollo.

Embora tenha apresentado baixos valores de toxicidade celular (4,23±0.87 μM), apenas o crizotinib foi capaz de causar algum distúrbio na membrana de Escherichia coli. Segundo o professor da UFMG, esse fato ressalta sua importância e atividade inédita, ainda não descrita na literatura. “Em outras palavras, o crizotinib é um candidato ao reposicionamento de fármacos, sendo necessário futuros estudos de eficácia in vivo ou modificações em sua estrutura química para a melhora de sua atividade”.

Agora, com a confirmação dos resultados promissores, a equipe prevê novos passos para o estudo. Primeiramente será feita a avaliação da atividade biológica de análogos sintetizados no Laboratório de Química Farmacêutica da UFMG, com modificações buscando aprimorar a atividade antibacteriana e reduzir a toxicidade das moléculas, além de avaliar estratégias de sinergismo dessas moléculas com outros antimicrobianos e confirmar o mecanismo de ação na enzima FabI. Também serão definidas parcerias para testes em modelos animais de infecções, essenciais para aproximar a descoberta de moléculas bioativas de sua real aplicação na sociedade.

Artigo: Virtual screening of antibacterial compounds by similarity search of Enoyl-ACP reductase (FabI) inhibitors

Autores: Asse Junior L. R., Kronenberger T., Magalhães Serafim M. S., Sousa Y. V., Franco I. D., Valli M., Silva Bolzani V. D., Monteiro G. C., Bruno Prates J. L., Kroon E. G., Fernandes Mota B. E., Santos Ferreira D. D., de Oliveira R. B., Maltarollo V. G.

Publicação: Revista Future Medicinal Chemistry., Vol. 12, no. 01 (15 de novembro de 2019).

Tags:

bactérias multirresistentes, novos antibacterianos, Staphylococcus aureus

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